חישוב תרמוטכני של מבנה: פירוט ונוסחאות לביצוע חישובים + דוגמאות מעשיות

במהלך פעולת הבניין התחממות יתר וגם הקפאה אינן רצויות. קביעת הקרקע האמצעית תאפשר חישוב הנדסי תרמי, שהוא לא פחות חשוב מחישוב הרווחיות, חוזק, עמידות בפני אש, עמידות.

בהתבסס על תקני הנדסת חום, מאפייני אקלים, חדירות אדי ולחות, מבוצעת בחירת החומרים להקמת מבנים סגורים. כיצד לבצע חישוב זה, אנו שוקלים במאמר.

מטרת חישוב הנדסת החום

הרבה תלוי במאפיינים התרמיים של גידור ההון של הבניין. זוהי הלחות של האלמנטים המבניים, ומחוון טמפרטורות המשפיעים על נוכחות או היעדר של מעובה על המחיצות והתקרות הפנימיות.

החישוב יראה אם ​​מאפייני הטמפרטורה והלחות היציבים נשמרים בטמפרטורות פלוס מינוס. רשימת המאפיינים הללו כוללת גם אינדיקטור כזה כמו כמות החום שאבדה מעטפת הבניין בתקופה הקרה.

אינך יכול להתחיל לתכנן מבלי שיש לך את כל הנתונים האלה. בהתבסס עליהם, בחרו את עובי הקירות והרצפות, את רצף השכבות.

על פי התקנות של ערכי הטמפרטורה של GOST 30494-96 בפנים. בממוצע זה 21⁰. יחד עם זאת, הלחות היחסית חייבת להישאר במסגרת נוחה וזה 37% בממוצע. המהירות הגבוהה ביותר של תנועת מסת האוויר - 0.15 מ '/ ש

חישוב הנדסת החום נועד לקבוע:

1. האם העיצובים זהים לדרישות המוצהרות מבחינת ההגנה התרמית?
2. האם המיקרו אקלים הנוח בתוך הבניין מובטח כל כך?
3. האם מובטחת הגנה תרמית אופטימלית על מבנים?

העיקרון העיקרי הוא לשמור על איזון בין ההבדל במדדי הטמפרטורה לאווירה של המבנים הפנימיים של גדרות וחדרים. אם לא נצפו, משטחים אלה יספגו חום, ובתוך הטמפרטורה יישארו נמוכים מאוד.

שינויים בשטף החום לא אמורים להשפיע משמעותית על הטמפרטורה הפנימית.מאפיין זה נקרא עמידות בפני חום.

על ידי ביצוע חישוב תרמי, נקבעים הגבולות האופטימליים (המינימום והמקסימלי) של מידות הקירות והרצפות בעובי. זוהי ערובה להפעלת בנייה לאורך תקופה ארוכה, הן ללא הקפאת מבנים קיצונית ומחממת יתר.

פרמטרים לביצוע חישובים

כדי לבצע חישוב חום, אתה זקוק לפרמטרים הראשוניים.

הם תלויים במספר מאפיינים:

1. יעד המבנה וסוגו.
2. כיווני מעטפות מבנה אנכיות ביחס להתמצאות בנקודות הקרדינליות.
3. הפרמטרים הגיאוגרפיים של הבית העתידי.
4. נפח הבניין, מספר הקומות שלו, השטח.
5. סוגים ונתונים ממדיים של פתחי חלונות.
6. סוג החימום והפרמטרים הטכניים שלו.
7. מספר תושבי הקבע.
8. חומר של מבנים סגורים ואופקיים.
9. חופפים את הקומה העליונה.
10. מצויד במים חמים.
11. סוג האוורור.

בחישוב נלקחים בחשבון מאפיינים מבניים אחרים של המבנה. חדירות האוויר של מעטפות בניין לא אמורה לתרום לקירור מופרז בתוך הבית ולהפחית את מאפייני מיגון החום של האלמנטים.

אובדן גורמי חום ושטיפת קירות, ובנוסף זה מוביל ללחות, המשפיעת לרעה על עמידות המבנה.

בתהליך החישוב, ראשית כל, נקבעים הנתונים ההנדסיים התרמיים של חומרי בניין, מהם עשוי מעטפת הבניין. בנוסף, ההתנגדות להעברת החום וההתאמה לערך הנורמטיבי שלה כפופה לקביעה.

נוסחאות לחישוב

ניתן לחלק את דליפות החום שאבד הבית לשני חלקים עיקריים: הפסדים דרך מעטפות בנייה והפסדים הנגרמים כתוצאה מתפקוד מערכת אוורור. בנוסף, חום איבד כאשר מים חמים מוזרמים למערכת הביוב.

אובדן דרך מעטפות בניין

עבור החומרים המרכיבים את המבנים הסוגרים, יש צורך למצוא את ערך מדד המוליכות התרמית Kt (W / m x degree). הם נמצאים בספריות הרלוונטיות.

כעת, בידיעת עובי השכבות, על פי הנוסחה: R = S / CTמחשבים את ההתנגדות התרמית של כל יחידה. אם העיצוב רב שכבתי, כל הערכים המתקבלים מוסיפים.

הממדים של אובדן החום נקבעים בצורה הקלה ביותר על ידי הוספת זרימת החום דרך המבנים הסגורים המהווים למעשה את הבניין הזה

מונחה על ידי טכניקה זו, קח בחשבון את הרגע שיש לחומרים המרכיבים את המבנה מבנה שונה. נלקח בחשבון כי לשטף החום שעובר דרכם יש פרטים שונים.

עבור כל עיצוב פרטני, אובדן החום נקבע על ידי הנוסחה:

ש = (A / R) x dT

הנה:

• שטח שטח ב מ"ר.
• R היא ההתנגדות של מבנה העברת החום.
• dT הוא הפרש הטמפרטורה בין החוץ לפנים. יש לקבוע אותו לתקופה הקרה ביותר של 5 ימים.

בביצוע החישוב בדרך זו, אתה יכול להשיג את התוצאה רק לתקופה הקרה ביותר של חמישה ימים. אובדן החום הכולל לכל העונה הקרה נקבע על ידי התחשבות בפרמטר dT, תוך התחשבות בטמפרטורה, לא הנמוכה ביותר, אלא הממוצע.

מידת הספיגה של החום, כמו גם העברת החום, תלויה בלחות האקלים באזור. מסיבה זו משתמשים במפות לחות בחישובים.

בשלב הבא, חשב את כמות האנרגיה הדרושה לפיצוי על אובדן החום שעבר הן דרך מעטפת הבניין והן באמצעות אוורור. זה מצוין על ידי W.

יש נוסחה לכך:

W = ((Q + QB) x 24 x N) / 1000

בתוכו N הוא משך תקופת החימום בימים.

החסרונות של חישוב השטח

החישוב המבוסס על מחוון השטח אינו מדויק במיוחד. כאן לא נלקח בחשבון פרמטר כמו אקלים, אינדיקטורים לטמפרטורה, מינימום ומקסימום, לחות. עקב התעלמות מנקודות חשובות רבות, בחישוב יש שגיאות משמעותיות.

לעתים קרובות מנסה לחסום אותם, הפרויקט מספק "מלאי".

אם בכל זאת בחרתם בשיטה זו לחישוב, עליכם לקחת בחשבון את הניואנסים הבאים:

1. עם גובה של גדרות אנכיות עד שלושה מטרים ונוכחות של לא יותר משני פתחים על משטח אחד, עדיף שהתוצאה תכפיל במאה וואט.
2. אם יש לפרויקט מרפסת, מכפילים שני חלונות או אכסדרה בממוצע 125 וואט.
3. כאשר המקום הוא תעשייתי או מחסן, נעשה שימוש במכפיל של 150 וולט.
4. אם רדיאטורים ממוקמים בסמוך לחלונות, יכולת העיצוב שלהם מוגדלת ב- 25%.

נוסחת האזור היא:

ש = S x 100 (150) וו.

כאן Q היא רמת חום נוחה בבניין, S הוא האזור עם החימום במ"ר. מספרים 100 או 150 - הכמות הספציפית של אנרגיה תרמית שהוקמה לחימום 1 מ"ר.

הפסדים דרך אוורור ביתי

פרמטר המפתח במקרה זה הוא שער החליפין האווירי. בתנאי שקירות הבית חדירים לאדים, ערך זה שווה לאחדות.

חדירת אוויר קר לבית מתבצעת על ידי אוורור אספקה. אוורור פליטה תורם ליציאת האוויר החם. מפחית הפסדים באמצעות אוורור מחליף החום. זה לא מאפשר לחמוק לברוח יחד עם אוויר הפליטה, והוא מחמם את הזרימות הנכנסות

זה מאפשר עדכון מלא של האוויר בתוך הבניין תוך שעה. לבניינים שנבנו על פי תקן DIN יש קירות עם מחסום אדים, ולכן כאן נדרש שער האוויר לשניים.

יש נוסחה שבאמצעותה נקבע אובדן חום באמצעות מערכת אוורור:

Qw = (V x Qu: 3600) x P x C x dT

כאן, הסמלים מציינים את הדברים הבאים:

1. Qв - אובדן חום.
2. V הוא נפח החדר ב- mᶾ.
3. P הוא צפיפות האוויר. ערכו נלקח שווה ל -1.2047 ק"ג / מ"ק.
4. Kv - שער חילופי האוויר.
5. C הוא החום הספציפי. זה שווה ל 1005 J / ק"ג x C.

על סמך תוצאות החישוב הזה, ניתן לקבוע את עוצמת מחולל החום של מערכת החימום. אם ערך הכוח גבוה מדי, המצב יכול להפוך למוצא. יחידת אוורור עם התאושש. בואו נסתכל על כמה דוגמאות לבתים העשויים מחומרים שונים.

דוגמה לחישוב הנדסת חום מספר 1

אנו מחשבים בניין מגורים הממוקם באזור אקלימי 1 (רוסיה), תת-ים 1B. כל הנתונים לקוחים מטבלה 1 של SNiP 23-01-99. הטמפרטורה הקרה ביותר שנצפתה במשך חמישה ימים עם אבטחה של 0.92 - tn = -22⁰С.

בהתאם ל- SNiP, תקופת החימום (zop) נמשכת 148 יום. הטמפרטורה הממוצעת במהלך תקופת החימום עם מדדי טמפרטורה ממוצעים יומיים של אוויר ברחוב היא 8⁰ - tot = -2.3⁰. הטמפרטורה החיצונית בעונת החימום היא = -4.4⁰.

איבוד חום בבית הוא הרגע החשוב ביותר בשלב העיצוב. הבחירה בחומרי בניין ובידוד תלויה בתוצאות החישוב. אין אפס הפסדים, אך שואפים להבטיח שהם מועילים ככל האפשר.

התנאי נקבע כי יש לספק את הטמפרטורה של 22 דק 'בחדרי הבית. לבית שתי קומות וקירות בעובי של 0.5 מ '. גובהו 7 מ', הממדים בתכנית הם 10X10 מ '. החומר של הקיר האנכי הוא קרמיקה חמימה. עבורו, מקדם המוליכות התרמית הוא 0.16 W / m x C.

צמר סלעים שימש כבידוד חיצוני בעובי 5 ס"מ. שווי ה- CT עבורה הוא 0.04 W / m x C. מספר פתחי החלונות בבית הוא 15 יח '. 2.5 מ"ר כל אחד.

איבוד חום דרך הקירות

ראשית כל, יש צורך לקבוע את ההתנגדות התרמית הן של קיר הקרמיקה והן של הבידוד. במקרה הראשון, R1 = 0.5: 0.16 = 3.125 מ"ר mx צ / וו. בשני - R2 = 0.05: 0.04 = 1.25 מ"ר. mx צ / וו. באופן כללי, למעטפת בנייה אנכית: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 מ"ר mx צ / וו.

מכיוון שלירידה בחום יש יחסי פרופורציה ישירה עם שטח מעטפת הבניין, אנו מחשבים את שטח הקירות:

A = 10 על 4 x 7 - 15 על 2.5 = 242.5 מ"ר

כעת תוכלו לקבוע את אובדן החום דרך הקירות:

Qc = (242.5: 4.375) x (22 - (-22)) = 2438.9 וו.

הפסדי חום דרך קירות אופקיים מחושבים באותה צורה. כתוצאה מכך, כל התוצאות מסוכמות.

אם יש מרתף, אובדן החום דרך היסוד והרצפה יהיה פחות מכיוון שטמפרטורת האדמה ולא האוויר החיצוני מעורבים בחישוב.

אם המרתף שמתחת לרצפת הקומה הראשונה מחומם, לא ניתן לבודד את הרצפה.קירות המרתף עדיין מעטים לבידוד כך שהחום לא ייכנס לאדמה.

קביעת הפסדים באמצעות אוורור

כדי לפשט את החישוב, אל תיקח בחשבון את עובי הקירות, אלא פשוט קבע את נפח האוויר בפנים:

V = 10х10х7 = 700 mᶾ.

עם ריבוי חילופי אוויר Kv = 2, אובדן החום יהיה:

Qw = (700 x 2): 3600) x 1.2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 20 776 W.

אם Kv = 1:

Qw = (700 x 1): 3600) x 1.2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 10 358 W.

אוורור אפקטיבי של בנייני מגורים מסופק על ידי מחלימי צלחת וסיבוב. היעילות של הראשונה גבוהה יותר, היא מגיעה ל 90%.

דוגמה לחישוב הנדסי חום מספר 2

זה נדרש לחשב הפסדים דרך קיר לבנים בעובי 51 ס"מ. הוא מבודד בשכבה של 10 ס"מ של צמר סלעים. בחוץ - 18⁰, בפנים - 22⁰. מידות הקיר הן 2.7 מ 'גובהן ואורך 4 מ'. הקיר החיצוני היחיד של החדר מכוון לדרום, אין דלתות חיצוניות.

עבור לבנים, מקדם המוליכות התרמית Kt = 0.58 W / m º C, עבור צמר סלעים - 0,04 W / M ºC. התנגדות תרמית:

R1 = 0.51: 0.58 = 0.879 מ"ר mx צ / וו. R2 = 0.1: 0.04 = 2.5 מ"ר mx צ / וו. באופן כללי, למעטפת בנייה אנכית: R = R1 + R2 = 0.879 + 2.5 = 3.379 מ"ר. mx צ / וו.

שטח הקיר החיצוני A = 2.7 x 4 = 10.8 מ"ר

איבוד חום דרך הקיר:

Qc = (10.8: 3.379) x (22 - (-18)) = 127.9 וו.

כדי לחשב הפסדים דרך חלונות משתמשים באותה נוסחה, אך בדרך כלל ההתנגדות התרמית שלהם מציינת בדרכון ואין צורך לחשב אותה.

בבידוד תרמי של בית, חלונות הם "חוליה חלשה". חלק גדול למדי של החום עובר דרכם. חלונות רב שכבתיים עם זיגוג כפול, סרטים המשקפים חום, מסגרות כפולות יפחיתו הפסדים, אך אפילו זה לא יעזור למנוע הפסדי חום לחלוטין

אם חלונות הבית בגודל של 1.5 על 1.5 מ"ר חוסכים באנרגיה, מכוונים לצפון, וההתנגדות התרמית היא 0.87 מ"ר מעלות צלזיוס, אז ההפסדים יהיו:

קו = (2.25: 0.87) x (22 - (-18)) = 103.4 ט '.

דוגמא לחישוב הנדסי חום מספר 3

נבצע חישוב תרמי של בניין עץ עץ עם חזית שהוקמה מיומני אורן בעובי 0.22 מ '. המקדם לחומר זה הוא K = 0.15. במצב זה, אובדן החום יסתכם ב:

R = 0.22: 0.15 = 1.47 מ"ר x ⁰C / W.

הטמפרטורה הנמוכה ביותר של חמישה ימים היא -18⁰, לנוחות בבית הטמפרטורה מוגדרת ל- 21⁰. ההבדל הוא 39⁰. אם אנו ממשיכים משטח של 120 מ"ר, אנו מקבלים את התוצאה:

Qc = 120 x 39: 1.47 = 3184 W.

לשם השוואה, אנו קובעים את אובדן בית לבנים. המקדם לבני סיליקט הוא 0.72.

R = 0.22: 0.72 = 0.306 מ"ר x ⁰C / W.
Qs = 120 x 39: 0.306 = 15,294 וואט.

באותם תנאים, בית עץ חסכוני יותר. לבני סיליקט לקירות אינם מתאימים כאן כלל.

למבנה העץ יש קיבולת חום גבוהה. המבנים הסגורים שלו שומרים על טמפרטורה נוחה לאורך זמן. עם זאת, אפילו בית עץ צריך להיות מבודד ועדיף לעשות זאת גם מבפנים וגם מבחוץ

בונים ואדריכלים ממליצים לעשות צריכת חום במהלך החימום לבחירת ציוד מוכשר ובשלב העיצוב של הבית לבחירת מערכת הבידוד המתאימה.

דוגמא לחישוב חום מס '4

הבית ייבנה באזור מוסקבה. לצורך החישוב נלקח קיר שנוצר מגושי קצף. אופן השימוש בבידוד קצף קלקר שחול. גימור המבנה - טיח משני הצדדים. המבנה שלו הוא אגסי וחולי.

קלקר מורחב בעל צפיפות של 24 ק"ג / מ"ק.

לחות אוויר יחסית בחדר היא 55% בטמפרטורה ממוצעת של 20⁰. עובי שכבה:

• טיח - 0.01 מ ';
• בטון קצף - 0.2 מ ';
• קצף קלקר - 0.065 מ '.

המשימה היא למצוא את ההתנגדות להעברת החום ואת זו האמיתית. Rtr נחוץ נקבע על ידי החלפת הערכים בביטוי:

Rtr = a x GSOP + b

כאשר GOSP הוא יום התואר של עונת החימום, ו- a ו- b הם המקדמים שנלקחו מטבלה מס '3 לקוד הכללים 50.13330.2012. מכיוון שהבניין הוא מגורים, הוא 0,00035, b = 1.4.

GSOP מחושב על ידי הנוסחה שנלקחה מאותה SP:

GOSP = (tv - tot) x zot.

בנוסחה זו, tv = 20⁰, tf = -2.2⁰, zf - 205 - תקופת החימום בימים. לכן:

GSOP = (20 - (-2,2)) x 205 = 4551⁰ x x יום .;

Rtr = 0.00035 x 4551 + 1.4 = 2.99 מ"ר x צלזיוס.

בעזרת טבלה 2 SP50.13330.2012, קבעו את המוליכות התרמית לכל שכבה של הקיר:

• λb1 = 0,81 W / m ⁰С;
• λb2 = 0.26 W / m ⁰С;
• λb3 = 0,041 W / m ⁰С;
• λb4 = 0,81 W / m ⁰С.

ההתנגדות המותנית הכוללת להעברת חום Ro, שווה לסכום ההתנגדות של כל השכבות. חשב את זה לפי הנוסחה:

נוסחה זו לקוחה מ- SP 50.13330.2012.כאן 1 / av הוא ההתנגדות לתפיסת החום של משטחים פנימיים. 1 / he - אותה התנגדות חיצונית, δ / λ - שכבה תרמית

החלפת הערכים שמקבלים: = 2.54 מ"ר מעלות צלזיוס Rf נקבע על ידי הכפלת Ro במקדם r השווה ל 0.9:

Rf = 2.54 x 0.9 = 2.3 m2 m2 ° C / W.

התוצאה מחייבת לשנות את העיצוב של האלמנט הסגור, שכן ההתנגדות התרמית בפועל פחותה מזו המחושבת.

ישנם שירותי מחשב רבים המזרזים ומפשטים את החישובים.

חישובי הנדסה תרמית קשורים ישירות להגדרת תשחץ נקודת טל. תוכלו ללמוד מה זה ואיך למצוא את ערכו מהמאמר שאנחנו ממליצים עליו.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

ביצוע חישוב הנדסי חום באמצעות מחשבון מקוון:

החישוב הנכון להנדסת חום:

חישוב הנדסי חום מוסמך יאפשר לכם להעריך את יעילות הבידוד של האלמנטים החיצוניים של הבית, כדי לקבוע את כוחו של ציוד החימום הדרוש.

כתוצאה מכך תוכלו לחסוך ברכישת חומרים ומכשירי חימום. עדיף לדעת מראש אם הציוד יכול להתמודד עם החימום והמיזוג של הבניין מאשר לקנות הכל באקראי.

בבקשה השאירו תגובות, שאלו שאלות, פרסמו תמונה בנושא המאמר בבלוק שלמטה. ספר לנו כיצד חישוב הנדסת החום עזר לך לבחור את ציוד החימום של הכוח הנדרש או מערכת הבידוד. יתכן שהמידע שלך יהיה שימושי למבקרים באתר.